《2019-2020学年高中物理 第一章 电场 微型专题4 带电粒子在电场中的运动学案 粤教版选修3-1》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2019-2020学年高中物理 第一章 电场 微型专题4 带电粒子在电场中的运动学案 粤教版选修3-1（17页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、微型专题4带电粒子在电场中的运动学科素养与目标要求物理观念：1.掌握初速度与场强方向同直线时带电体做直线运动，初速度与场强方向垂直时带电体做类平抛运动.2.会分析圆周运动向心力的来源科学思维：1.能够综合应用运动和力、功和能的关系分析带电粒子在电场中的直线运动问题，提高科学推理能力.2.建立带粒子在交变电场中直线运动的思维模型一、带电粒子在电场中的直线运动1带电粒子在电场中的直线运动(1)匀速直线运动：带电粒子受到的合外力一定等于零，即所受到的电场力与其他力的合力平衡(2)匀加速直线运动：带电粒子受到的合外力与其初速度方向相同(3)匀减速直线运动：带电粒子受到的合外力与其初速度方向相反2求解带
2、电粒子在电场中做直线运动(加速或减速)的方法(1)力和加速度方法牛顿运动定律、匀变速直线运动公式；(2)功和能方法动能定理；(3)能量方法能量守恒定律例1如图1所示，充电后的平行板电容器水平放置，电容为C，极板间距离为d，上极板正中有一小孔质量为m、电荷量为q的小球从小孔正上方高h处由静止开始下落，穿过小孔到达下极板处速度恰好为零(空气阻力忽略不计，极板间电场可视为匀强电场，重力加速度为g)求：图1(1)小球到达小孔处的速度大小；(2)极板间电场强度大小；(3)小球从开始下落到运动到下极板处所用的时间答案(1)(2)(3)解析(1)小球从静止开始下落到小孔的过程做自由落体运动，由v22gh，得
3、v.(2)在极板间带电小球受重力和电场力作用，由牛顿第二定律得：mgqEma由运动学公式知：0v22ad整理得电场强度大小E(3)由hgt12，0vat2，tt1t2整理得t.二、带电粒子在电场中的类平抛运动1先求加速度2将运动分解为沿初速度方向的匀速直线运动和垂直初速度方向的匀加速直线运动，在两个方向上分别列运动学方程3涉及功能关系，也可用动能定理列方程例2(多选)(2018上饶市高二期末)有三个质量相等，分别带正电、负电和不带电的油滴，从极板左侧中央以相同的水平初速度v先后垂直电场射入，落到极板A、B、C处，如图2所示，则()图2A油滴A带正电，B不带电，C带负电B三个油滴在电场中运动时间
4、相等C三个油滴在电场中运动的加速度aAaBaCD三个油滴到达极板时动能EkAEkBxBxC，根据水平方向上做匀速直线运动，所以由公式xvt得tAtBtC，三个油滴在竖直方向上的位移相等，根据yat2，知aAaBaC.从而得知B仅受重力，A所受的电场力方向向上，C所受的电场力方向向下，所以B不带电，A带正电，C带负电，故A、C正确，B错误根据动能定理，三个油滴重力做功相等，电场力对A做负功，对B不做功，对C做正功，所以C的动能变化量最大，A的动能变化量最小，A、B、C的初动能相等，所以三个油滴到达极板时的动能EkAEkB0)，在竖直向下的匀强电场中刚好与水平面成30角以速度v0向上做匀速直线运动
5、重力加速度为g.图7(1)求匀强电场的电场强度的大小；(2)若电场方向改为垂直速度方向斜向下，要使液滴仍做直线运动，电场强度为多大？液滴前进多少距离后可返回？答案(1)(2)解析(1)因为液滴处于平衡状态，所以有Eqmg解得：E(2)电场方向改变，液滴受力分析如图所示液滴做直线运动时，垂直速度方向的合力为零，即qEmgcos30解得：E液滴在运动方向的反方向上的合力Fmgsin30，由牛顿第二定律得，做减速运动的加速度大小agsin30液滴可前进的距离s.(或由动能定理：mgsin30s0mv02得液滴可前进的距离s.)3(带电粒子在电场中的类平抛运动)如图8所示，阴极A受热后向右侧空间发射电
6、子，电子质量为m，电荷量为e，电子的初速率有从0到v的各种可能值，且各个方向都有与A极相距l的地方有荧光屏B，电子击中荧光屏时便会发光若在A和B之间的空间加一个水平向左、与荧光屏面垂直的匀强电场，电场强度为E，且电子全部打在荧光屏上，求B上受电子轰击后的发光面积图8答案解析阴极A受热后发射电子，这些电子沿各个方向射入右边匀强电场区域，且初速率从0到v各种可能值都有取两个极端情况如图所示沿极板竖直向上且速率为v的电子，受到向右的电场力作用做类平抛运动打到荧光屏上的P点竖直方向上yvt，水平方向上lt2.解得yv.沿极板竖直向下且速率为v的电子，受到向右的电场力作用做类平抛运动打到荧光屏上的Q点，
7、同理可得yv.故在荧光屏B上的发光面积Sy2.4(带电粒子的圆周运动)(2017宿迁市期末)如图9所示，在竖直平面内放置着绝缘轨道ABC，AB部分是半径R0.40m的光滑半圆形轨道，BC部分是粗糙的水平轨道，BC轨道所在的竖直平面内分布着E1.0103V/m的水平向右的有界匀强电场，AB为电场的左侧竖直边界现将一质量为m0.04 kg、电荷量为q1104 C的滑块(视为质点)从BC上的某点由静止释放，滑块通过A点时对轨道的压力恰好为零已知滑块与BC间的动摩擦因数为0.05，不计空气阻力，g取10 m/s2.求：图9(1)滑块通过A点时速度vA的大小；(2)滑块在BC轨道上的释放点到B点的距离s
8、；(3)滑块离开A点后在空中运动速度v的最小值答案(1)2m/s(2)5 m(3)1.94 m/s解析(1)因为滑块通过A点时对轨道的压力恰好为零，所以有mg，解得vA2m/s.(2)根据动能定理可得：|q|Esmgsmg2RmvA2，解得s5m.(3)滑块离开A点后在水平方向上做匀减速直线运动，故有：vxvAt22.5t在竖直方向上做自由落体运动，所以有vygt10t，v故vminm/s1.94 m/s.一、选择题考点一带电粒子在电场中的直线运动1.(多选)如图1所示，两平行金属板与水平面成一角度，两极板与一直流电源相连若一带电粒子恰能沿图中所示水平直线通过两板间，则在此过程中，该粒子()图
9、1A所受重力与电场力平衡B电势能逐渐增加C动能逐渐增加D做匀变速直线运动答案BD解析对带电粒子受力分析如图所示，F合0，则A错误由图可知电场力与重力的合力方向与v0方向相反，F合对粒子做负功，其中mg不做功，Eq做负功，故粒子动能减少，电势能增加，B正确，C错误F合恒定且与v0方向相反，粒子做匀减速直线运动，D正确2如图2，一水平放置的平行金属板连接在直流电源上，两微粒a、b所带电荷量大小相等、符号相反，使它们分别静止于上、下极板附近，与极板距离相等现同时释放a、b，它们由静止开始运动在随后的某时刻t，a、b经过两极板间下半区域的同一水平面a、b间的相互作用和重力可忽略下列说法正确的是()图2Aa的质量比b的大B在t时刻，a的动能比b的大C在t时刻，a和b的电势能相等D在t时刻，a和b的速度大小相等答案B3(多选)如图3所示，一带电液滴在重力和匀强电场对它的作用力的作用下，从静止开始由b沿直线运动到d，且bd与竖直方向的夹角为45，则下列结论中正确的是()图3A此液滴带负电B液滴做匀加速直线运动C合外力对液滴做的总功等于零D液滴的电势能减少答案ABD解析液滴所受的合力沿bd方向，知电场力方向水平向右，则此液滴带负电，故A
